Risques Systémiques Environnementaux

Facteurs de stress Biologique, risques environnementaux

La biodiversité répond à l'environnement et à la pression que celui exerce. La mesure de la biodiversité permet indirectement de mesurer le stress biologique.

Mesures directes de la biodiversité

En l'état actuel des connaissances et des moyens de mesure il semble difficile d'évaluer la biodiversité à l'échelle de régions entières: cela ne peut s'envisager autrement que localement.

Il existe pour cela quelques méthodes:

• Méthode de comparaison abondance biomasse (ABC) : calcul du niveau de pertubation ( Clarke et Warwick, 2001a).
• indice de diversité de Shannon ou Shannon-Wiener (H') (Pohle et al. 2001)
• courbe d'abondance des espèces
• distance taxonomique moyenne (AvTD) et de la variation de la distance taxonomique (VarTD) (dà'après Clarke et Warwick, 2001b): leurs valeurs moyennes sont indépendantes de l'effort d'échantillonnage : la réponse à un stress environnemental croissant est monotone (c'est-à-dire qu'elle diminue ou augmente avec le niveau de perturbation)

La biodiversité répond à l'environnement et à la pression que celui exerce; si tel que dans le cadre de cette étude nous nous intéressons précisément à ce qui perturbe cette biodiversité, il n'est pas nécessairement utile de la mesurer directement, mais plutôt de nous intéresser aux pressions que l'environnement exerce.

Ceci s'évalue par un recensement des sources de stress biologique.

Le stress biologique

Il s’exprime par des agressions sur l’environnement, il favoriser le développement de certaines espèces au détriment de nombreuses autres. Un écosystème "stressé" répondra par un appauvrissement en nombre absolu d'espèces au profit de quelques unes qui occuperont les niches écologiques les plus touchées voire disparues.

Courbes d'abondance (ou dominance) classée moyenne des espèces (a) et 
courbes d'abondance cumulative classée (courbes de dominance k) (b), pour 
des échantillons provenant de stations altérées situées près (ligne pointillée) 
d’une opération de forage pétrolier et de stations relativement peu touchées 
(ligne pleine), représentant des populations subissant différents types de 
stress biologique (d’après Clarke et Warwick, 2001a). 

"abondance": %d'individus de l'espèce i

"biomasse" : %de la biomasse représenté par l'espèce i


Méthode de comparaison abondance-biomasse (ABC) pour calculer le niveau 
de perturbation, d’après la comparaison des courbes de la biomasse (spécifique)
et de l’abondance (dominance k), montrant les positions relatives des courbes
à différents degrés de pollution (d’après Clarke et Warwick, 2001a). 

Index des Vulnaribilités Environnementales (IVE)

Environmental Vulnerability Index (EVI)

Dresser la liste des vulnérabilités est une tâche qui devrait préoccuper de façon croissante les futures générations et ce d'autant plus qu'elles vont se trouver confrontées, de plus en plus, au changement climatique global.

Ces vulnérabilités s'articulent suivant une logique en 3 niveaux (cf, chapitre suivant) :

• Système(s) environnementaux d'origine
  • Facteurs naturels ou artificiels perturbateurs (stress)
    • indicateurs mesurables

Exemples de facteurs de stress

Phénomènes climatiques, pollution, forages, pluies acides, éléments mutagènes, rayonnements électromagnétiques, précipitations, modification de la concentration d'oxygène dissous, Teneur en nutriments, quantité de chaleur, avalanches, éboulements, sécheresses, gels, feux, tempêtes, éruptions volcaniques, ...

Exemples d'indicateurs/variables mesurées

Dans tous les cas, à partir de ces facteurs environnementaux, il s'agit de trouver des variables mesurables et arriver à identifier les facteurs les plus importants. Il est nécessaire que ceux-ci soient mesurés sur des durées suffisament longues pour être considérés comme "pertinents/critiques". Par exemple:

• modification du taux de ph, concentration des sulfates (SO4/SO2), concentration de phosphore / Phosphates (PO4), concentration d'azote (nitrogen) N (NO3), concentration verticale et horizontale d'ozone (O3), radiations actives pour la photosynthèse, température de l'air à la surface des océans (par satellite), mesure des concentrations en chlorophylle, concentrations de poussières dans l'atmosphère, taux de CO2, ...

A classer par ordre d'importance.

Systèmes environnementaux, sources de perturbations, variables mesurables et bases de données

Sphères environnementales interagissant avec la biosphère:

Biosphère et Risques - Agrandir l'image

 http://www.u-sphere.com/data/biosphere-risques.VSD

1. Atmosphère

Essentiellement une interface de stokage des aérosols, particules et de transformation de ceux-ci sous l'effet des températures et du rayonnement solaire.

• L'Effet de serre
  • Gaz à effet de serre: H2O, CO2, CH4, N2O, O3, Halocarbures
  • Rayonnement infrarouge
  • Production anthropique de gaz à effet de serre
    • CO2 (55%), CH4 (15%), Halocarbures (15%), O3 (15%), N2O(5%)
    • >> Augmentation des T° du globe
• Couche d'Ozone stratosphérique (~25 km)
  • Production d'ozone par absorbption du rayonnement UV
• Polluants atmosphériques
  • Production d'aérosols: destruction de la Couche d'ozone stratosphérique
  • Production d'ozone et de polluants dans la basse atmosphère
    • >> "Stockage" : phénomène d'Inversion de températures
      • smog,
      • Pluies acides
• Tempêtes tropicales, Cyclones
• T° de l'air

2. Géosphère

• Tectonique des plaques
  • Volcanisme,
    • Poussières et gaz >> atmosphere
  • Tremblements de terre,
    • Tsunamis,
• Inclinaison, Précession, Ecliptique

3. Hydrosphère

• L'eutrophisation,
  • augmentation de la biomasse algale,
  • augmentation de la biomasse du zooplancton gélatineux,
  • dégradation des qualités organoleptiques de l'eau (aspect, couleur, odeur, saveur),
  • développement de phytoplancton toxique,
  • diminution de l'indice biotique,
  • diminution de la concentration en dioxygène dissous,
  • mort des organismes supérieurs (macrophytes, insectes, cnidaires, crustacés, mollusques, poissons, etc).

• la modification des courants marins.

(Ces causes n'étant pas strictement liées à l'hydropshère mais liées à des facteurs humains et écologiques exogènes)

Marqueurs/variables liées

• biodiversité du plancton

il est essentiel à la biodiversité des espèces qui s'en nourissent, mais aussi pour répondre aux variations spatiales et temporelles des contraintes environnementales. Ainsi, la qualité d'un écosystème marin peut se baser sur la qualité du spectre "planctonique" (zooplancton et phytoplancton)

• croissance des coraux

ce sont des marqueurs du climat passé et des niveaux de pollution.

4. Anthropogénique

• Lieux de décision et de contrôle (gouvernements, centres de commandement),
• Zones de pollution et contamination:
  • Microbienne,
  • industrielle,
    • Pollution pétrôchimique
• Exploitation des ressources biologiques,
  • Destruction des espèces, des habitats,
• Zones de conflit humains,
• etc.

5. Héliosphère | Magnétosphère

• Surface du soleil
  • Nombre de Wolf (le nombre de Wolf correspond à un paramètre très général, induit par une augmentation de l'activité du soleil)
    • Nombre de Wolf de janvier 1946 à janvier 2003
    • +k(Nb de Wolf,Mortalité plantes)
  • Eruptions solaires, Coronal Masse Ejection (CME)
• Plasma solaire
  • Vent solaire
    • V Solar wind velocity,
  • Aurores boréales
    • Effets EM des aurores boréales
    • Nombre d'aurores boréales
    • k(aurores boréales, Mortalité plantes)
    • Variation du champ géomagnétique terrestre
      • Ap Index, Kp Index,
        • ftp://ftp.ngdc.noaa.gov/STP/GEOMAGNETIC_DATA/INDICES/KP_AP/
        • k(Ap Index, Mortalité plantes)
        • k( ?, Mortalité hommes)
    • Dst Index,
    • Bz Component
  • Flux de protons
    • Tp proton temperature,
    • Dp proton density.
• Rayonnements/Radiations du soleil
  • Effets des Champs ElectroMagnétiques (CEM) (=ElectroMagnetic Fields (EMF))
  • UV,
    • Emission d'Ion MGII
  • EUV,
  • Variation de densité de l’ionosphère
    • Mesure de F0F2
• Champ Magnétique Interplanétaire
• Champs EM engendrés par le plasma solaire (/EUV ?)
  • Courants ELF (Extremly Low Frequency) engendrés dans l'ionosphère
    • Effets EM des ELF
    • ELF Currents value
    • k(ELF Currents value, Mortalité plantes)
• Météo "galactique" (interface vent solaire / milieu galactique)